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DE1269605B - Verfahren zur Herstellung gesaettigter Alkohole durch Hydrieren von Aldehyden oder Ketonen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung gesaettigter Alkohole durch Hydrieren von Aldehyden oder Ketonen

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Publication number
DE1269605B
DE1269605B DEP1269A DE1269605A DE1269605B DE 1269605 B DE1269605 B DE 1269605B DE P1269 A DEP1269 A DE P1269A DE 1269605 A DE1269605 A DE 1269605A DE 1269605 B DE1269605 B DE 1269605B
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DE
Germany
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ketones
aldehydes
copper
weight
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Pending
Application number
DEP1269A
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English (en)
Inventor
Dr Karl Adam
Dr Erich Haarer
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^Μ/9@& PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
Deutsche Kl.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
C07c
BOIj
12 ο-5/02
12 g-4/01
12g-ll/84
25. Juni 1966
6. Juni 1968
Die katalytische Hydrierung von Aldehyden oder Ketonen zu gesättigten Alkoholen unter den verschiedensten Druck- und Temperaturbedingungen ist seit langem bekannt. Als Katalysatoren hat man dabei die für die Hydrierung gebräuchlichen Metalle der I. bis VIII. Gruppe des Periodensystems sowie deren Gemische, gegebenenfalls unter Zusatz von Katalysatoren, wie Metalloxyden, Silikaten oder Phosphaten, verwendet. Die Katalysatoren wurden sowohl für sich als auch in Verbindung mit Trägerstoffen angewandt, und die Hydrierung wurde ohne und in Gegenwart inerter Verdünnungsmittel durchgeführt. In der USA.-Patentschrift 2 983 734 wird ein Verfahren zur Hydrierung von Carbonylverbindungen beschrieben, wobei Raney-Nickel, das 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Chrom enthält, verwendet wird. Weiter ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 003 702 bekannt, daß man Aldehyde mit Katalysatoren, die 5 bis 30 Gewichtsprozent Kupfer, 3 bis 20 Gewichtsprozent Nickel und 0 bis 5 Gewichtsprozent Chromoxyd enthalten, in zwei Stufen hydrieren kann. In einem weiteren, in der deutschen Auslegeschlift 1115 232 beschriebenen Verfahren werden Aldehyde in Gegenwart von nickel- und kobalthaltigen Katalysatoren, die einen Gehalt an Nickel von vorzugsweise <15% enthalten, in zwei Stufen hydriert. Ferner sind aus den britischen Patentschriften 938 028 und 906 527 Verfahren bekannt, in denen bei der Hydrierung von Aldehyden Kupfer- und Nickelkatalysatoren in getrennten Katalysatorschichten eingesetzt werden. Nach einem anderen, in der britischen Patentschrift 907 166 beschriebenen Verfahren besteht die erste Katalysatorschicht aus einem Kupferkatalysator und die zweite Katalysatorschicht aus einem Kupfer-Nickel-Katalysator, wobei das Verhältnis Kupfer zu Nickel wie 5:1 bis 20:1 beträgt. Die nach dem oben genannten Verfahren hergestellten Alkohole erfüllen jedoch hinsichtlich ihrer Reinheit nicht die an sie gestellten Anforderungen. Durch die rasch abnehmende Aktivität der Katalysatoren verläuft die Hydrierung nur unvollständig, wobei im Hydrieraustrag nicht hydrierte Verbindungen und andere Verunreinigungen zurückbleiben, die durch Destillation nicht vollständig entfernt werden können. Die Verunreinigungen bewirken, daß sich die Alkohole bei der Weiterverwendung, z. B. der Veresterung, verfärben.
Es wurde nun gefunden, daß man gesättigte Alkohole durch Hydrieren von Aldehyden oder Ketonen bei erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur, gegebenenfalls in Gegenwart inerter Lösungsmittel, in großer Reinheit erhält, wenn man in Gegenwart von gegebenenfalls auf Trägern gebundenen Katalysatoren,
Verfahren zur Herstellung gesättigter Alkohole
durch Hydrieren von Aldehyden oder Ketonen
Anmelder:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, 6700 Ludwigshafen
Als Erfinder benannt:
Dr. Karl Adam,
Dr. Erich Haarer, 6700 Ludwigshafen
die Nickel und/oder Kobalt und einen.Zusatz von Kupfer und/oder Chrom und/oder Mangan im Verhältnis Nickel zu Kobalt zu Kupfer/Chrom/Mangan = 99 bis 0: 0 bis 99:0,5 bis 25 Gewichtsprozent, be-
ao zogen auf den Metallgehalt der Katalysatoren, sowie eine Pyro- oder Polysäure in freier Form und/oder in Form mindestens eines Salzes der genannten Metalle enthalten, arbeitet.
Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß man Alkohole in großer Reinheit erhält, die sich bei der Weiterverarbeitung nicht verfärben. Außerdem haben die verwendeten Katalysatoren bei gleichbleibender hoher Aktivität eine große Lebensdauer, was für einen störungsfreien kontinuierlichen Betrieb wesentlich ist.
Durch die hohe Aktivität der Katalysatoren ist es auch möglich, größere Durchsätze bei gleichbleibender Apparategröße zu erzielen.
Als Ausgangsstoffe verwendet man bevorzugt aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische Aldehyde oder Ketone von 2 bis 20 Kohlenstoffatomen. Die Carbonylgruppe kann ein- oder mehrmals im Molekül vorkommen. Für die Hydrierung eignen sich gesättigte oder ungesättigte Aldehyde oder Ketone. Sie können auch unter Reaktionsbedingungen inerte Substituenten haben, wie Carboxylgruppen, über Ätherbrücken gebundene Alkylreste von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder aromatisch gebundene Halogenatome. Geeignete Aldehyde und Ketone sind beispielsweise Acetaldehyd, Propionaldehyd, Croton-
aldehyd, Hexanal, Octanal, Decanal, 2-Äthylhexen-(2)-al-(l), Benzaldehyd, 2-Phenylacetaldehyd, Zimtaldehyd, p-Chlorbenzaldehyd, p-Methoxybenzaldehyd, Aceton, Methyläthylketon, Methyldecylketon, Acetophenon, Benzophenon, Butyraldehyd, Isobutyraldehyd, 2-Äthyl-
hexanal, 2-Äthyl-4-methylpenten-(2)-al-(l).
Besondere technische Bedeutung hat das Verfahren bei der Hydrierung von 2-Äthylhexen-(2)-al-(l) oder
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Aldehyden, die unmittelbar durch die Oxoreaktion aus im Muffelofen, zu erhitzen und anschließend mit
Olefinen mit Kohlenmonoxyd und Wasserstoff her- Wasserstoff, wie beschrieben, zu reduzieren,
gestellt werden. ■ Das Verfahren nach der Erfindung führt man bei-
Die Hydrierung führt man im allgemeinen bei spielsweise durch, indem man in einen Hochdruck-Drücken von 1 bis 500 atü, vorzugsweise arbeitet man 5 behälter zu den zu reduzierenden Aldehyden oder bei Drücken von 200 bis 400 atü, durch. Zweckmäßig Ketonenin Gegenwart eines Katalysators der genannten wendet man dabei Temperaturen von 80 bis 200° C an. Zusammensetzung bei den angegebenen Temperatur-Besonders gute Ergebnisse erhält man, wenn man und Druckbedingungen Wasserstoff bis zur Sättigung zwischen 100 und 1800C arbeitet. einpreßt. Bei der technischen Durchführung arbeitet
Als Lösungsmittel eignen sich unter Reaktions- io man zweckmäßig kontinuierlich, indem man ein bedingungen inerte organische Medien, wie Kohlen- senkrechtes Hochdruckrohr mit dem Katalysator bewasserstoffe, z. B. Cyclohexan, oder Alkohole, wie schickt und Aldehyde oder Ketone am Kopf zudosiert Äthanol und Propanol. Besonders vorteilhaft ver- und gleichzeitig Wasserstoff im Gegen- oder Gleichwendet man die bei der Hydrierung entstehenden strom unter den angegebenen Bedingungen zuführt. Alkohole als Verdünnungsmittel. 15 Bei einer besonders vorteilhaften kontinuierlichen
Die Katalysatoren enthalten Nickel und/oder Ko- Arbeitsweise speist man am Kopf des Hochdruck-
balt sowie einen Zusatz von Kupfer und/oder Chrom rohres zusammen mit den Aldehyden oder Ketonen
und/oder Mangan, im Verhältnis Kobalt zu Nickel zu etwa die 0,5- bis lOfache Menge, vorzugsweise die 1-
Kupfer/Chrom/Mangan = 99 bis 0: 0 bis 99 :0,5 bis bis 5fache Menge an hydriertem Austrag, bezogen auf
25 Gewichtsprozent, bezogen auf den Metallgehalt der 20 die eingesetzten Aldehyde oder Ketone, ein. Man
Katalysatoren. Außerdem können sie in geringen erhält einen Rohalkohol, der sich durch einen beson-
Mengen Aktivatoren, wie Silber, Palladium oder ders niedrigen Verbrauch an Bromlösung auszeichnet:
Ruthenium, enthalten. Die Katalysatoren enthalten Zur Reinigung wird der Rohalkohol anschließend
ferner eine Pyro- oder Polysäure in Form der freien fraktioniert destilliert. Die destillierten Alkohole
Säure oder mindestens eines Salzes der genannten 25 ergeben nach einem Verfärbungstest, der durch
Metalle. Als Säuren eignen sich diejenigen, die beim Erhitzen mit konzentrierter Schwefelsäure und Photo-
Erhitzen in ihre Pyro- oder Polyform übergehen, wie metrieren des Gemisches gegen doppelt destilliertes
Schwefelsäure, Phosphorsäure, Borsäure, Molybdän- Wasser ausgeführt wird, besonders geringe Verfär-
säure, Titansäure, Vanadinsäure oder Wolframsäure. bungen.
Die Säuren bzw. deren Salze sind vorteilhaft in 30 Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Mengen von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf Alkohole eignen sich als Lösungsmittel und zur Herden Metallgehalt der Katalysatoren, enthalten. Beson- stellung von Weichmachern für Kunststoffe,
ders gute Ergebnisse erhält man bei Gehalten von 1 bis Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile 10 Gewichtsprozent. Alle Prozentangaben beziehen sind Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Raumsich auf die in den fertigen Katalysatoren analytisch 35 teilen wie Kilogramm zu Liter,
ermittelten Gehalten an den einzelnen Komponenten, r · · 1 1
wobei die Metalle als solche und die Pyro- oder Poly- B e 1 s ρ 1 e 1 1
säuren oder deren Salze als Anhydride angegeben Zu einer Lösung von 3150 Teilen wasserfreiem werden, also unabhängig von dem tatsächlichen Natriumcarbonat in 15 000 Raumteilen Wasser läßt Bindungszustand. Die Katalysatoren können als so- 4° man unter Rühren eine 500C warme Lösung von genannte Vollkatalysatoren, d. h. ohne Träger, an- " 5640 Teilen Aluminiumnitrat, 838 Teilen Nickelnitrat gewandt werden. In diesem Fall werden die einzelnen · 6 Kristallwasser, 189 Teilen Kupfernitrat · 3 Kristall-Katalysatorbestandteile in Form von Verbindungen, wasser, 36,5 Teilen Mangannitrat · 6 Kristallwasser die sich bei erhöhten Temperaturen mit Wasserstoff und 7,1 Teilen 85gewichtsprozentiger Phosphorsäure reduzieren lassen, wie Oxyde, Hydroxyde, Oxalate, 45 in 20 000 Raumteilen Wasser zulaufen. Der Nieder-Ammoniakate oder Formiate, unter Zusatz der an- : schlag wird abgesaugt und mit Wasser möglichst frei gegebenen Menge der genannten Säuren, die beim von Natriumionen gewaschen. Der gewaschene Filter-Erhitzen in ihre Pyro- oder Polyform übergehen, kuchen wird bei 1100C getrocknet, anschließend auf gemischt, auf vorzugsweise 300 bis 7000C erhitzt und 3000C erhitzt. Die Masse wird nach dem Pulverisieren anschließend mit Wasserstoff reduziert, vorteilhaft bei 50 zu Strängen von 4 mm Durchmesser verformt. An-200 bis 3500C. Bei einer bevorzugten Arbeitsweise zur schließend werden die Stränge in ein senkrecht Herstellung der Katalysatoren fällt man die Metalle stehendes Hochdruckrohr von 1700 Raumteilen Inhalt und Säuren gemeinsam aus einer Lösung mit Natrium- gefüllt und bei 2700C mit Wasserstoff reduziert. Der carbonat und erhitzt den Niederschlag, z. B. durch fertige Katalysator enthält Nickel und Kupfer—Man-Muffeln, auf etwa 300 bis 7000C. Die Masse wird 55 gan im Gewichtsverhältnis 17,0:5:0,7 und 1,2 Geanschließend pulverisiert und in Tabletten oder . wichtsprozent Phosphorpentoxyd, bezogen auf Nickel, Stränge gepreßt und anschließend mit Wasserstoff bei Kupfer und Mangan.
erhöhter Temperatur reduziert. Es ist auch möglich, · Am Kopf des Hochdruckrohrs, das mit dem Katalydie Metallsalze und die Säuren auf Träger, wie Fuller- sator gefüllt ist, dosiert man stündlich bei 1600C und erde, Kieselsäurestränge, Kieselgel, Aluminiumoxyd 60 unter einem Druck von 300 atü Wasserstoff, 345 Raumoder Silikate, aufzubringen und nach dem Erhitzen, : teile 2-Äthylhexen-(2)-al-(l) und 560 Raumteile des z.B. im Muffelofen, auf etwa 300 bis 7000C, wie aus dem Hochdruckrohr ausgetragenen rohen 2-Äthylbeschrieben, mit Wasserstoff zu reduzieren. Als be- hexanols-(l) zu. Der Wasserstoff wird zur Abführung sonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Metall- der Wärme über einen Wärmeaustauscher im Kreis komponenten zusammen mit den Säuren auf einen 65 geführt. Man erhält stündlich 916 Raumteile rohes pulverisierten Träger oder mit dem Träger gemeinsam ; 2-Äthylhexanol-(l), das nach der gaschromatograaus einer Lösung, z. B. mit Natriumcarbonat, zu phischen Analyse 97,5gewichtsprozentig ist. Die fällen, den Niederschlag auf etwa 300 bis 7000C, z.B. Ausbeute beträgt 99,5% der Theorie, bezogen auf
98gewichtsprozentiges 2-Äthylhexen-(2)-al-(l). 100 g des nicht destillierten Alkohols verbrauchen 0,8 ml n/1-Bromlösung. Der Aldehydgehalt beträgt 0,01 Gewichtsprozent. Das rohe 2-Äthylhexanol-(l) wird anschließend fraktioniert destilliert, zur Prüfung der Verfärbung wird folgender Test durchgeführt:
98 g destilliertes 2-Äthylhexanol-(l) werden mit 7 ml konzentrierter Schwefelsäure vermischt und unter Rühren 1 Stunde auf 95 bis 1000C erhitzt. Nach dem Erkalten wird die Verfärbung in einem Elko-II-Photometer der Firma Zeiss gegen doppelt destilliertes Wasser gemessen. Man erhält einen Photometerwert von 99,5, während doppelt destilliertes Wasser einen Wert von 100 aufweist.
Beispiel 2
Zu einer Lösung von 1700 Teilen wasserfreiem Natriumcarbonat in 8000 Raumteilen Wasser läßt man eine Lösung von 3500 Teilen Kobaltnitrat · 6 Kristallwasser, 769 Teilen Kupfernitrat · 3 Kristallwasser, 262 Teilen Mangannitrat · 6 Kristallwasser und 47 Teilen 85gewichtsprozentiger Phosphorsäure in 8000 Teilen Wasser zulaufen. Die Aufarbeitung des Niederschlags erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Der fertige Katalysator enthält Kobalt und Kupfer—Mangan im Gewichtsverhältnis 71: 20,0: 5,0 und 2,9 Gewichtsprozent Phosphorpentoxyd, bezogen auf Kobalt, Mangan und Kupfer.
Am Kopf des im Beispiel 1 beschriebenen Hochdruckrohres, das mit dem obigen Katalysator gefüllt ist, dosiert man stündlich bei 16O0C und einem Wasserstoffdruck von 300 atü 345 Raumteile 2-Äthylhexen-2-al-(l) und 860 Raumteile rohes 2-Äthylhexanol-(l) zu. Der Wasserstoff wird wie im Beispiel 1 im Kreis gepumpt. Man erhält stündlich 1216 Raumteile rohes 2-Äthylhexanol-(l), das nach gaschromatographischer Analyse 96,0gewichtsprozentig ist. Die Ausbeute beträgt 97,7%. bezogen auf 98,2gewichtsprozentiges 2-Äthylhexen-2-al-(l). 100 g des rohen 2-Äthylhexanols verbrauchen 0,6 ml n/1-Bromlösung. Das destillierte 2-Äthylhexanol-(l) hat nach dem Verfärbungstest mit Schwefelsäure einen Photometerwert von 99,0.
Beispiel 3
45
Zu einer Lösung von 440 Teilen wasserfreiem Natriumcarbonat in 4000 Raumteilen Wasser, in der 812 Teile Aluminiumoxyd aufgeschlämmt sind, läßt man unter Rühren bei 400C eine Lösung von 864 Teilen Kobaltnitrat · 6 Kristallwasser, 227 Teilen Kupfernitrat · 3 Kristallwasser, 46,6 Teilen Mangannitrat · 6 Kristallwasser und 7 Teilen 85gewichtsprozentiger Phosphorsäure in 4000 Teilen Wasser zulaufen. Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Der fertige Katalysator enthält Kobalt—Kupfer und Mangan im Gewichtsverhältnis 17,5: 6:0,7 und 1,8 Gewichtsprozent Phosphorpentoxyd, bezogen auf Kobalt und Mangan.
Unter den im Beispiel 2 angegebenen Bedingungen wird 2-Äthylhexen-2-ol-(l) hydriert. Man erhält stündlich 1216 Raumteile 2-Äthylhexanol-(l), das nach der gaschromatographischen Analyse 96,7gewichtsprozentig ist. Die Ausbeute beträgt 98,5%· 100 g rohes 2-Äthylhexanol-(l) verbrauchen 0,8 ml n/l-Bromlösung. Nach dem Destillieren ergibt das 2-Äthylhexanol beim Verfärbungstext mit Schwefelsäure einen Photometerwert von 99,0.
Beispiel 4
Zu einer Suspension von 812 Teilen Aluminiumoxyd in einer Lösung von 440 Teilen wasserfreiem Natriumcarbonat in 4000 Raumteilen Wasser läßt man bei 40°C unter Rühren eine Lösung von 502 Teilen Nickelnitrat · 6 Kristallwasser, 345 Teilen Kobaltnitrat · 6 Kristallwasser, 228 Teilen Kupfernitrat · 3 Kristallwasser, 36,6 Teilen Mangannitrat · 6 Kristallwasser und 7,0 Teilen 85gewichtsprozentige Phosphorsäure in 4000 Raumteilen Wasser zulaufen. Die Weiterverarbeitung erfolgt nach Beispiel 1. Der fertige Katalysator enthält Nickel, Kobalt, Kupfer und Mangan im Gewichtsverhältnis 10: 7: 6: 0,6 und 1,85 Gewichtsprozent Phosphorpentoxyd, bezogen auf Kobalt, Nickel und Mangan.
Unter den gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 2 wird 2-Äthylhexen-2-al-(l) reduziert. Man erhält stündlich 1216 Raumteile rohes 2-Äthylhexanol-(l), das nach gaschromatographischer Analyse 97,0gewichtsprozentig ist. Die Ausbeute beträgt 98,9 % der Theorie. 100 g des rohen 2-Äthylhexanol-(l) verbrauchen 0,8 ml n/1-Bromlösung. Nach der Destillation hat das reine 2-Äthylhexanol-(l) beim Verfärbungstest mit Schwefelsäure einen Photometerwert von 99,0.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von gesättigten Alkoholen durch Hydrieren von Aldehyden oder Ketonen bei erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur, gegebenenfalls in Gegenwart inerter Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von gegebenenfalls auf Trägern gebundenen Katalysatoren, die Nickel und/oder Kobalt und einen Zusatz von Kupfer und/oder Chrom und/oder Mangan im Verhältnis Nickel zu Kobalt zu Kupfer—Chrom—Mangan = 99 bis 0: 0 bis 99 : 0,5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf den Metallgehalt der Katalysatoren, sowie eine Pyro- oder Polysäure in freier Form und/oder in Form mindestens eines Salzes der genannten Metalle enthalten, arbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die 0,5- bis lOfache Menge an hydriertem Austrag, bezogen auf die eingesetzten Aldehyde oder Ketone, zusammen mit den Aldehyden oder Ketonen als Gemisch für die Hydrierung einsetzt.
809 558/380 5.68 © Bundesdruckerei Berlin
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